《高性能低成本硒化錫熱電材料研究》是依託北京航空航天大學，由趙立東擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高性能低成本硒化錫熱電材料研究
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：趙立東
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
熱電材料在新能源技術領域有著重要的套用，綜合考慮資源和環境問題進行新型熱電材料體系的研究將是未來該領域的研究趨勢。PbTe基材料具有良好的熱電性能而受到廣泛關注，本課題基於開發不含有Pb且取代Te的新型熱電材料，選定廉價和環境友好的SnSe化合物，旨在研發寬溫區範圍內具有高性能的熱電材料。在採用布里奇曼法製備高質量SnSe單晶的基礎上，研究Sn/Se最優的化學成分比，並觀察Sn和Se被分別取代和同時取代後的相變點變化。重點研究通過摻雜改性最佳化SnSe載流子濃度，並通過元素合金化引起態密度共振和促進帶結構合併分別提高室溫和高溫有效質量和Seebeck係數，從而提高整個溫度範圍內的電傳輸性能，最終研發出低成本且環境友好的新型高效熱電材料。
結題摘要
熱電材料在新能源技術領域有著重要的套用，綜合考慮資源和環境問題進行新型熱電材料體系的研究將是未來該領域的研究趨勢。PbTe基材料具有良好的熱電性能而受到廣泛關注，本課題基於開發不含有Pb且取代Te的新型熱電材料，選定廉價和環境友好的SnSe化合物，旨在研發寬溫區範圍內具有高性能的熱電材料。在項目研究過程中，取得以下重要研究進展：基於硒化錫的多價帶結構，通過調控費米能級揭示了多價帶協同參與的電傳輸機制，大幅提高了熱電轉換效率；發現並利用硒化錫的層間最低熱傳導特性，通過電子摻雜促進離域電子雜化進而實現了層間電子隧穿，該“二維聲子/三維電荷”傳輸特點大幅提高了熱電性能；發現並利用硫化錫的多個能帶隨著溫度的演變規律，通過引入Se最佳化實現了有效質量和遷移率的協同調控，在儲量豐富、成本低廉、環境友好的硫化錫晶體材料中實現了高熱電性能。我們的研究結果表明SnSe是一種低成本且環境友好的新型高效熱電材料。在此項目的支持下，我們發表了SCI論文43篇，其中Science 3篇。授權1項美國專利，1項國家專利,申請發明專利3項。
